Sciences dessus dessous

Archive, février 2017

Usain Bolt, lors de son sprint historique de 2009. (Photo : AFP/archives La Presse)

Usain Bolt, lors de son sprint historique de 2009. (Photo : AFP/archives La Presse)

Les physiciens ont de ces passe-temps, vraiment, à faire dresser les cheveux sur la tête de certains mais qui, moi, me rendent carrément jaloux. Tenez, il y a quelques années, trois physiciens de l’Université autonome nationale de Mexico se sont amusés à analyser dans le détails le sprint historique d’Usain Bolt en finale des championnats du monde de 2009 — le fameux record de 9,58 secondes. Je dis qu’ils se sont «amusés» à le faire, ou du moins je le présume, parce qu’une seule des trois auteurs travaille directement sur ce genre de question dans son travail, les deux autres œuvrant en cosmologie et en physique de la matière condensée. Mais quoi qu’il en soit, leurs résultats sont encore plus étonnants que l’exploit sportif lui-même…

En tenant compte d’une série de facteurs (vent, température pour connaître la densité de l’air, vitesse à chaque instant, poids de M. Bolt, gravité et diverses résistances au mouvement, etc.), ils ont conclu que le vent de dos, même faible (0,9 m/s), avait amélioré sa performance d’environ un dixième de seconde. Et ils ont estimé ceci : «Ces calculs signifient que, sur toute l’énergie déployée par Bolt, seulement 7,79 % ont été convertis en mouvement, alors que 92,21 % ont été absorbés par les forces de résistance (…) ce qui est une quantité phénoménale d’énergie perdue.»

Je me suis servi de cet article pour ma chronique parue hier, où je répondais à la question de savoir pourquoi les sprinteurs/euses ne semblent pas se soucier beaucoup d’aérodynamisme (certains ont des coiffures pas particulièrement profilées) alors que d’autres athlètes, en cyclisme, patin et ski alpin notamment, enfilent des combinaisons et des casques spécialement pour cette raison. La réponse est que la résistance de l’air ne représente pas une grosse partie de la résistance totale au mouvement pour les coureurs — seulement 11 % à vitesse maximale pour Usain Bolt — alors que c’est autour de 90 % de la dépense énergétique pour les cyclistes (le vélo réduit beaucoup les autres forces) et 80 % de la friction qui ralentit les skieurs.

Mais il reste que cela pose une question existentielle : tout ça pour ça ? Tous ces efforts, toutes ces années d’entraînement, tout ce talent pour, en bout de ligne, n’en convertir que 7,8 % en mouvement ? Sans rien enlever au mérite (immense) de Bolt, je n’arrive pas à m’enlever de la tête qu’il y a quelque chose de spectaculairement absurde là-dedans. Et je suis bien tenté d’y voir la preuve mathématique que j’ai raison de détester le jogging — je cours beaucoup, mais toujours après une balle que je tente de faire entrer dans un filet.

Pour être tout à fait honnête, il faut préciser ici que les forces de résistance au mouvement diminuent avec la vitesse : avec le carré de la vitesse pour le frottement de l’air et de façon proportionnelle à la vitesse pour toutes les autres, dans le modèle utilisé par notre trio de physiciens. Mais comme la force déployée par le coureur diminue aussi avec la vitesse que l’on cherche à atteint, cela signifie que le «gaspillage» n’est pas tellement moindre pour les marathoniens — il l’est, c’est évident, mais pas au point de s’approcher des niveaux d’efficacité du patin ou du vélo, loin s’en faut.

Vraiment, je n’ai jamais compris les joggeurs et les lois de la physique ne me facilitent pas la tâche…

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Vendredi 17 février 2017 | Mise en ligne à 14h46 | Commenter Commentaires (17)

La galère des continents

Les principales plaques tectotiques. (Carte : USGS)

Les principales plaques tectotiques. (Carte : USGS)

Ainsi donc, le 8e continent aurait été découvert. À moins que ce ne soit le 6e, c’est possible aussi, ce qui implique logiquement que cela pourrait également être le 7e. Mais c’est peut-être même seulement le 5e, remarquez bien, ça dépend comment on compte. Et à la limite, ça pourrait aussi être le 9e, 10e ou 11e continent hein, c’est pas clair-clair. Alors commençons par nous entendre sur ceci : il existe un consensus scientifique très bien établi sur le fait que le nouveau continent n’est pas le 4e ou moins ni le 12e ou plus. Alex Jones ne sera pas d’accord, mais n’allons pas là, OK ?

Blague à part, le «nouveau» continent serait la «Zélandia» et comprendrait, comme son nom l’indique, la Nouvelle-Zélande et quelques îles autour. À l’œil, la proposition a peu de chance de rallier beaucoup de géologues, mais elle émane tout de même de gens sérieux et a  été publiée dans GSA Today, la revue de la Geological Society of America. Alors voyons voir…

Jusqu’à maintenant (et cela risque de perdurer pour un avenir prévisible), la Nouvelle-Zélande a toujours été considérée comme faisant partie de l’Océanie. Mais les auteurs de l’étude, menés par Nick Mortimer, un géologue néo-zélandais, font valoir qu’il faut réviser cette position. Un continent, disent-ils, est une masse de terre émergée et qui se prolonge sur une certaine distance sous la mer par un «plateau océanique», le tout étant généralement entouré de «croûte océanique» — soit une partie de la croûte terrestre plus mince (10 km) que la croûte continentale (25-50 km). Et l’on trace généralement la frontière des continents le long des principales plaques tectoniques de la planète.

Or la Nouvelle-Zélande repose sur sa propre plaque, laquelle est séparée de la plaque australienne par environ une faille d’environ 25 km de large constituée de croûte océanique, et les deux plaques semblent se déplacer indépendamment l’une de l’autre. Cela distingue cette île du Groenland, par exemple, puisque celui-ci est rattaché directement à la plaque continentale nord-américaine par son extrémité nord (voir ce texte-ci, c’est vraiment intéressant).

En elle-même, cette caractéristique n’est pas suffisante pour faire de la Zélandia un continent à part entière, puisqu’elle est également partagée par d’autres îles, que l’on nomme souvent micro-continents, comme Madagascar ou l’île Maurice, qui de ce point de vue sont géologiquement séparés des autres continents. Mais M. Mortimer et ses collègues amènent ici une autre condition pour accéder au «titre» de continent : la taille. En comptant les parties submergées, Zélandia s’étend sur 4,9 millions de km2, ce qui représente «environ 12 fois la superficie de l’île Maurice et 6 fois celle de Madagascar», écrivent les auteurs, qui proposent un seuil 1 million km2 pour pouvoir parler d’un continent.

Vous me direz bien si cela vous convainc. En ce qui me concerne, l’argument de la taille me semble un peu tiré par les cheveux : la notion de continent implique non seulement de vastes ensembles géologiques, mais aussi que les terres émergées sont vastes. Or la Zélandia est à 94 % sous l’eau, ce qui laisse pratiquement juste la Nouvelle-Zélande. Et de toute manière, le problème principal est qu’il n’existe aucune définition précise et communément admise de ce qu’est un continent, si bien qu’on peut toujours se tricoter une définition «sur mesure». Tenez, allez simplement voir ce que Wikipedia dit des «Amériques» pour vous faire une idée du genre de galère que sont ces histoires de continents : en français, c’est un seul continent qui va du Groenland jusqu’à la pointe sud de l’Argentine ; en anglais, on parle de deux continents distincts.

Vous voulez partir du principe que les frontières tectoniques majeures délimitent les continents ? Alors il existe 15 continents différents sur Terre. Il faut que ces plaques portent des terres émergées ? OK, alors ça en laisse «seulement» 12 — et cela implique que la péninsule arabique est un continent à part entière et que la Sibérie fait partie de l’Amérique du Nord. On règle le problème est ajoutant que les continents doivent être isolés les uns des autres ? Ça peut marcher, mais alors cela signifie que les Amériques ne sont un continent à part entière (et un seul) que depuis la fin de la dernière glaciation et je vous signale que l’Afrique est rattachée à l’Eurasie par la terre ferme.

Bref, peu importe les critères qu’on applique, on est condamné à les transgresser pour raccommoder la géographie apparente et «humainement pertinente» avec la tectonique. Ce n’est pas pour rien qu’il n’y a pas de définition universellement/scientifiquement admise pour le terme continent

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Mercredi 15 février 2017 | Mise en ligne à 10h53 | Commenter Commentaires (6)

CRISPR : la patience est de mise

(Image : gracieuseté, UPenn)

(Image : gracieuseté, UPenn)

L’acronyme CRISPR est un buzz word très à la mode depuis sa découverte, en 2012. Et pour cause, puisque comme technique de modification des gènes, c’est un bond en avant inouï. Presque littéralement, c’est l’équivalent de cesser de compter avec un boulier pour commencer à écrire des nombres : alors que les techniques précédentes consistaient (grosso modo) à ajouter un ou des gènes dans le noyau cellulaire, CRISPR permet carrément d’enlever et de remplacer des parties très précises du génome.

L’ennui, c’est que si c’est (relativement) facile à faire sur une cellule unique ou un embryon dans ses premiers stades de développement, cela devient beaucoup plus compliqué à faire sur une organisme pleinement développé. In vivo, m’expliquait récemment un chercheur de Québec, Jacques P. Tremblay, la correction ne se fait pour l’instant que dans environ 1 % des cellules. Ce qui signifie que si l’on peut d’ores et déjà modifier des génomes en s’y prenant très tôt dans le développement, par exemple pour rendre des bovins résistants à des maladies, on n’est pas encore rendu à s’en servir comme un outil de thérapie génique pour guérir des patients, malheureusement.

Il y a quelques jours, j’ai eu l’occasion de m’entretenir avec un des leaders mondiaux de la thérapie génique, Dr James Wilson, qui est de passage au Québec présentement. Mon entrevue avec lui est ici. Elle a porté surtout sur le fait que la thérapie génique, après des décennies à faire miroiter de belles promesses sans jamais (ou presque) les livrer, semble finalement sur le point d’aboutir, de déboucher sur des traitements assez nombreux. Mais comme on ne peut plus, depuis une couple d’années, parler de modifier les gènes sans jaser de CRISPR, j’ai abordé le sujet avec lui. J’ai manqué d’espace dans la version papier de mon texte, alors voici ce que Dr Wilson a répondu quand je lui ai lancé qu’il n’y a rien de parfait en ce bas monde et que CRISPR doit sûrement avoir des mauvais côtés, lui aussi :

«Le grand défi de la thérapie génique a toujours été d’amener efficacement et sécuritairement les gènes jusqu’aux cellules. Ça nous a pris des décennies avant d’y parvenir. Notre expérience en livraison (ndlr : on doit au labo du Dr Wilson plusieurs des principaux «véhicules» viraux les plus prometteurs pour «livrer» les gènes) peut servir à faire progresser l’édition génomique, mais a a toujours été et ce sera toujours compliqué parce que ça implique de donner un virus au patient.

«Dans le cas de CRISPR, c’est encore plus compliqué parce qu’il faut non seulement s’arranger pour amener le «paquet» dans le noyau cellulaire, mais la livraison doit ensuite pouvoir traverser une séquences d’événements moléculaires. Il faut que ce qu’on livre soit capable de couper le génome (ndlr : essentiellement, CRISPR sert de «guide» pour une enzyme coupeuse d’ADN nommée Cas-9, afin de reconnaître le bout d’ADN qui doit être sectionné) et ensuite d’insérer un brin d’ADN à un endroit précis. Et il faut que ce soit très spécifique parce qu’il ne faut pas endommager le reste de l’ADN (ndlr : ce que Cas-9 fait si elle n’est pas bien guidée).

«Alors la réponse courte, c’est qu’on doit surmonter les mêmes défis pour CRISPR que pour la thérapie génique «classique», mais qu’en plus de ça, la nature plus complexe de l’édition génétique engendre des inefficacités et possiblement des questions sur l’innocuité. Parce que si ce qu’on introduit n’est pas assez précis, pas assez spécifique, alors on va créer des mutations ailleurs dans le génome qui peuvent avoir des effets délétères.»

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